Комплекс методических материалов основной образовательной программы подготовки бакалавров по направлению 022000 «экология и природопользование»

Вид материала

Основная образовательная программа

Содержание Обеспечивающая кафедра: «Геоэкологии и геохимии» 1. Цели освоения дисциплины 2. Место дисциплины в структуре ООП 3. Результаты освоения дисциплины Формируемые компетенции в соответствии с ООП В результате освоения дисциплины бакалавр должен обладать следующими общекультурными компетенциями В результате освоения дисциплины бакалавр должен обладать следующими профессиональными компетенциями Раздел 2. Физические основы ДМИ. Электромагнитное излучение (ЭМИ) как основа ДМИ. 2.2. Взаимодействие ЭМИ с атмосферой 2.3. Взаимодействие ЭМИ с различными веществами и средами на поверхности Земли 3.1. Характеристики горных пород 3.2. Характеристика почв 3.3. Характеристика растительности 3.4. Характеристика вод озёр, рек, морей Системы и приборы ДЗ из космоса Лабораторная работа 5-6. Аэрометоды дистанционных исследований Лабораторная работа 9 Лабораторная работа 10-11. Лабораторная работа 12. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Основная образовательная программа высшего профессионального образования по направлению, 614.38kb.
• 1. Требования к результатам освоения основной образовательной программы, 637.96kb.
• Аннотация основной образовательной программы высшего профессионального образования, 57.58kb.
• Программа вступительных экзаменов в магистратуру по направлению 022000. 68 «Экология, 214.66kb.
• Рабочей программы дисциплины «Информатика» по направлению подготовки 022000 Экология, 23.68kb.
• Комплекс методических материалов основной образовательной программы подготовки магистров, 1690.95kb.
• 1. Список профилей направления подготовки бакалавров, 875.87kb.
• 1. Список профилей направления подготовки бакалавров, 857.26kb.
• Рабочей программы дисциплины Нормирование и снижение загрязнения окружающей среды, 14.8kb.
• Список профилей направления подготовки 020300, 1204.49kb.

Обеспечивающая кафедра: «Геоэкологии и геохимии»

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: д.г.-м.н., профессор Л.П. Рихванов

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: д.г.-м.н., профессор Л.П. Рихванов

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к.г.н., доцент Т.А. Архангельская


2011г.

1. Цели освоения дисциплины

В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей основной образовательной программы «Экология и природопользование».

Студент, изучивший курс «Дистанционные методы исследования», должен знать:

- основные современные системы, методы и технологии дистанционных методов исследования окружающей среды и спектры решаемых геоэкологических задач;

Цели предмета «Дистанционные методы исследования» достигаются за счёт выполнения комплекса учебно-методических работ:

-овладение общетеоретическими знаниями о современных методах дистанционных исследований окружающей среды;

- умение на лабораторных занятиях применять современные методы дистанционного зондирования для решения широкого спектра геоэкологических задач;

- освоение общих принципов обработки данных ДМИ, возможности получения результатов ДМИ, доступа к информации.


2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к дисциплинам математического и естественнонаучного цикла (Б.2). Она непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла («Геология», «География», «Экология» и др.) и частично опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения.

Знания и умения, полученные при освоении данной дисциплины, являются основой для изучения ряда дисциплин математического и естественнонаучного (Б.2) и профессионального (Б.3) циклов: «Ресурсы Земли», «Охрана окружающей среды», «Оценка воздействия на окружающую среду», «Геоэкология», «Основы поисков и геолого-экономической оценки природных ресурсов», «Геоинформационные системы в экологии».

3. Результаты освоения дисциплины

Студент, изучивший дисциплину «Дистанционные методы исследования» должен уметь:

- оценивать значимость применения методов дистанционного зондирования при геоэкологических исследованиях разного масштаба и ориентации мониторинга окружающей среды;

-уметь на основе анализа литературных источников и комплекта космических снимков оценивать состояния окружающей среды.

После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания, умение и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы. Соответствие результатов освоения дисциплины «Дистанционные методы исследования» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.

Формируемые компетенции в соответствии с ООП*	Результаты освоения дисциплины
ОК-1, ОК-2, ОК-3, ОК- 13	В результате освоения дисциплины бакалавр должен обладать следующими общекультурными компетенциями: - владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения; - уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь; - понимать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности; - владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией.
ПК-9, ПК-12, ПК-14	В результате освоения дисциплины бакалавр должен обладать следующими профессиональными компетенциями: компетенциями в области "Экология": - владеть методами прикладной экологии, экологического картографирования, экологической экспертизы и мониторинга; владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной экологической информации и использовать теоретические знания на практике; компетенциями в области "Геоэкология": - знать и уметь решать глобальные и региональные геоэкологические проблемы; владеть методами ландшафтно-геоэкологического проектирования, мониторинга и экспертизы; - владеть методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной геоэкологической информации и использовать теоретические знания в практике.

*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров по направлению 022000 «Экология и природопользование».

4. Структура и содержание дисциплины
   
   1. Содержание разделов дисциплины
      

Раздел 1. Введение

Лекции. Определение и содержание понятий «дистанционные методы исследований» (ДМИ) и «дистанционное зондирование земли» (ДЗЗ). Взаимосвязь с основными дисциплинами учебного плана. Актуальность применения ДМИ. Основные группы методов. Исторические сведения об использовании ДМИ. Развитие ДМИ и ДЗЗ в Мире, России, г. Томске, ТПУ. Научная и учебная литература, периодические и информационно-справочные издания.


Раздел 2. Физические основы ДМИ. Электромагнитное излучение (ЭМИ) как основа ДМИ.

1. Общие сведения об ЭМИ
   

Лекции. Определение и основные характеристики (параметры) ЭМИ. Шкала длин волн, основные диапазоны (излучения): космическое, гамма, рентгеновское, оптическое (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное или тепловое), радиодиапазон (СВЧ, ВЧ, УКВ, КВ, средневолновое, длинноволновое), сверхнизкочастотное (пульсации звезд, катаклизмы типа землетрясений, извержений вулканов и т.п.). Спектральная (длина волны, энергия кванта, интенсивность…), временная и поляризационная характеристики ЭМИ. Особенности лазерного излучения. Основные диапазоны, используемые в ДМИ. Основные ДМИ по типу измеряемой энергии и их характеристика (пассивные, активные).

Солнце как основной источник ЭМИ в природе. Характеристика спектра солнечной радиации.

Лабораторная работа 1-2. Занятие с учебно-методическими материалами (Альбомы космоснимков, образцы дешифрирования аэрофотоснимков, Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков).


2.2. Взаимодействие ЭМИ с атмосферой

Лекции Основные физические и химические параметры атмосферы, влияющие на ЭМИ. Взаимодействие ЭМИ с озоном. Зоны прозрачности атмосферы для теплового излучения. Взаимодействие атмосферы с ЭМИ микроволнового диапазона. Причины избирательного поглощения и рассеяния. ЭМИ в атмосфере (рассеяние Рэлея, Ми). Влияние положения участка земной поверхности по отношению к Солнцу на характеристику ЭМИ и особенности применения ДМИ для решения различных задач.


2.3. Взаимодействие ЭМИ с различными веществами и средами на поверхности Земли

Лекции. Характеристика главных процессов взаимодействия ЭМИ с веществами на поверхности Земли (отражение, рассеивание, абсорбция, трансмиссия, эмиссия) и их важнейшие константы (альбедо, коэффициент поглощения, экстинкция, чистое пропускание, эмиссия). Основные факторы взаимодействия, влияющие на эффективность применения ДМИ при решении геоэкологических задач.


Раздел 3. Основные характеристики природных сред и материалов для ДМИ

3.1. Характеристики горных пород

Лекции. Отражательная и поглощательная способности горных пород, их зависимость от минералогических и геохимических характеристик, генетической породы. Диагностика горных пород при ДМИ. Влияние вторичных процессов (гидротермальные изменения, выветривание) на первичные характеристики пород. Части спектра ЭМИ, в которых горные породы обладают высокими контрастными характеристиками.

Вторичное тепловое излучение (эмиссия) горных пород. Взаимосвязь вещественного состава, генетических особенностей горных пород с их физическими свойствами и эмиссией. Условия благоприятные для проведения инфракрасных съёмок.

Использование спектральных характеристик горных пород при ДМИ в целях геокартирования, решения геоэкологических задач, прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых.

Лабораторная работа 3-4. Поиск данных по темам дистанционного зондирования в сети Internet


3.2. Характеристика почв

Лекции. Отражательная и поглотительная способности почв, их отличие от горных пород. Причины отличия. Различие основных типов почв по их спектральной яркости. Связь спектральной характеристики почв с их основными параметрами (минеральный и химический состав, содержание органики, влажность, структура и др.). Спектральные каналы для изучения основных характеристик почв.

Тепловое излучение почв. Основные свойства почв, определяющие её температурные характеристики.

Использование характеристик почв при ДМИ для их картирования и решения геоэкологических задач.

3.3. Характеристика растительности

Лекции. Отражательная и пропускная способность. Спектральные характеристики отраженного и прошедшего излучения при его взаимодействии с различными растительными сообществами, с больной и здоровой листвой. Влияние внешних факторов на характеристики растений (климат, тип почв, характер питательных и загрязняющих веществ и др.).

Характеристика теплового (температурного) излучения растений и его связь с внутренними и внешними факторами.

Смещение спектральных характеристик растительных сообществ как чуткий индикатор изменения различных факторов окружающей среды.


3.4. Характеристика вод озёр, рек, морей

Лекции. Процессы рассеяния и поглощения света, происходящие в толще воды. Зависимость спектральных характеристик воды от различных факторов (мутность, взвеси, планктон, солёность, температура и т.д.) и их проявленность в различных частях спектра ЭМИ. Актуальность исследования и мониторинга акваторий дистанционными методами.


Раздел 4. Техника и методика дистанционных исследований, характер решаемых задач. Основные группы ДМИ (космические, аэро-, наземные), уровень их развития и возможности прогресса, решаемые задачи, доступность потребителю.

1. Системы и приборы ДЗ из космоса
   

Лекции. Основные типы космических носителей, их характеристика и возможности решения задач ДЗЗ. Главные типы космических орбит (по форме, по наклонению, по отношению к Солнцу или Земле, по высоте) и их использование для ДЗЗ.

Методы измерений и наблюдений из космоса (фотографические, телевизионные, сканерные, радиолокационные и др.), решаемые задачи, преимущества и недостатки.

Отечественные и зарубежные современные космические системы и программы ДЗЗ, сравнительный анализ, решаемые задачи.

Доступ к информации ДЗ из космоса потребителей за рубежом, в России, в Западной Сибири, в Томске. Центры, лаборатории, пункты, станции приёма, хранения и тематической интерпретации данных. Возможность доступа к архивным данным, оперативность исполнения текущих заказов, стоимость основных услуг.

Региональные центры: - Западно-Сибирский региональный центр приёма и обработки спутниковых данных (ЗапСиб РЦ ПОД), Центр космического мониторинга природных ресурсов и процессов Сибири (ЦКПС); решаемые задачи, возможности создания и использования региональной ГИС.

Персональные станции приёма (ППС) информации ДЗЗ, основные характеристики, возможности. Требования к ППС.

Использование данных ДЗЗ из космоса при геоэкологических исследованиях и мониторинге окружающей среды.

Лабораторная работа 5-6. Определение последствий природных катастроф. Дешифрирование снимков.

Лабораторная работа 7-8. Дешифрирование космического снимка и оценка экологического состояния на заданной территории.

2. Аэрометоды дистанционных исследований
   

Лекции. История развития аэрометодов. Преимущества и недостатки. Характеристика различных методов (фотосъёмка, съёмка в ИК-диапазоне, радиолокация, магнитометрия, гравиметрия, гамма-спектрометрическая и радиометрическая съёмки, аэрозольные и газовые съёмки и др.). Основные решаемые задачи, методика, масштабы работ.

Лабораторная работа 9. Определение границ водных поверхностей на космических снимках.

3. Наземные системы дистанционных исследований
   

Лекции. Основные виды наземных ДМИ и их характеристика (фотографические, геофизические, телевизионные, лидарные и др.). Решаемые задачи, методика, преимущества и недостатки. Нетрадиционные методы ДИ. Возможности различных фирм и научных центров г. Томска и ТПУ в организации и проведении наземных дистанционных исследований и мониторинга.

Лабораторная работа 10-11. Оценка антропогенного влияния на окружающую среду по данным дистанционного зондирования земли.


Раздел 5. Комплексирование ДМИ

Лекции. Рациональное комплексирование ДМИ на различных стадиях геоэкологических и геологичесих работ, при организации различных видов экологического мониторинга. Возможности и высокие перспективы использования ГИС-технологий при ДМИ. Примеры.

Лабораторная работа 12. Дешифрирование и сравнение космоснимков с районов экологических катастроф


ПЛАН выполнения лабораторных работ (дешифрирование снимков) по курсу «Дистанционные методы исследования»

1. Общее описание снимка (территория охваченная снимком, площадь территории, административная принадлежность)

2. Условия съемки

- Время года

- время суток

- Технические средства

- Разрешение

- Диапазон частот

3. Помехи и искажения (облачность, искажения снимка, связанные с геометрией Земли)

4. Дешифрирование снимка

Расположение, морфология и ориентация природных объектов на территории охваченной снимком (озера, реки, горные системы, лесные массивы и т.д.)

Расположение, морфология и ориентация техногенных объектов на территории охваченной снимком (сельхозугодия, транспортные артерии, населенные пункты и т.д.)

Расположение объектов, оказывающих техногенное воздействие на окружающую среду (промышленные предприятия, продуктопроводы, пожары, дымовые шлейфы, разливы нефти и т.д.)

5. Выводы (экологическая ситуация, положительные и отрицательные стороны использования данного вида снимков)

4. Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения
   

№	Название раздела/темы	Аудиторная работа (час)			СРС (час)	Итого	Формы текущего контроля и аттестации
		Лекции	Практ./ семинар	Лаб. зан.
	Введение. История развития ДМИ.	2			2	4
	Физические основы ДМИ. Электромагнитное излучение (ЭМИ) как основа ДМИ.	4		4	4	12	Проверочная работа
	Основные характеристики природных сред и материалов для ДМИ	4		4	4	12	Проверочная работа
	Техника и методика дистанционных исследований, характер решаемых задач. Основные группы ДМИ (космические, аэро-, наземные), уровень их развития и возможности прогресса, решаемые задачи, доступность потребителю.	6		14	11	31	Проверочная работа
	Комплексирование ДМИ.	2		2	2	6	Проверочная работа
	Защита рефератов			3	4	7	Доклад в форме презентации
	Итоговая аттестация						Зачет
	Итого	18		27	27	72

5. Распределение компетенций по разделам дисциплины
   

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.

№	Формируемые компетенции	Разделы дисциплины
		1	2	3	4	5
	ОК-1	х	х	х	х	х
	ОК-2	х	х	х	х	х
	ОК-3	х	х	х	х	х
	ОК-13		х	х	х	х
	ПК-9				х	х
	ПК-12				х	х
	ПК-14	х			х	х